DE2843253A1 - Continuous wave direction and distance measuring navigation system - has measurement station defining direction and transponder on boat with two aerials - Google Patents
Continuous wave direction and distance measuring navigation system - has measurement station defining direction and transponder on boat with two aerialsInfo
- Publication number
- DE2843253A1 DE2843253A1 DE19782843253 DE2843253A DE2843253A1 DE 2843253 A1 DE2843253 A1 DE 2843253A1 DE 19782843253 DE19782843253 DE 19782843253 DE 2843253 A DE2843253 A DE 2843253A DE 2843253 A1 DE2843253 A1 DE 2843253A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- transponder
- navigation system
- distance
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
- G01S13/82—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted
- G01S13/84—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted for distance determination by phase measurement
Abstract
Description
NAVIGATIONSSYSTEM ZUR RICHTUNGS- NAVIGATION SYSTEM FOR DIRECTIONAL
UND ENTFERNUNGSMESSUNG Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Navigationssystem wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Ein derartiges Navigationssystem ist aus der Druckschrift "STEFAN, Sektor-Fahrzeugnavigationssystem" der Firma Standard Elektrik Lorenz AG, Stuttgart 1975 bekannt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieses Navigationssystem ist in der deutschen Patentanmeldung P 28 08 982 beschrieben. AND DISTANCE MEASUREMENT Prior Art The invention relates to a Navigation system as specified in the preamble of claim 1. Such a navigation system is from the publication "STEFAN, Sector Vehicle Navigation System" from the company Standard Elektrik Lorenz AG, Stuttgart 1975 known. An advantageous embodiment of this The navigation system is described in German patent application P 28 08 982.
Aufgabe Bei der in der Patentanmeldung P 28 08 982 beschriebenen Lösung ist der Transponder der richtungsbestimmende Teil des Navigationssystems. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Navigationssystem anzugeben, bei dem die Meßstation der richtungsbestimmende Teil ist.The problem with the solution described in patent application P 28 08 982 the transponder is the direction-determining part of the navigation system. It is The object of the invention to provide a navigation system in which the measuring station of direction-determining part is.
Lösung Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Solution This problem is solved with those specified in claim 1 Means. Advantageous further developments can be found in the subclaims.
Vorteile Da bei dieser Lösung der richtungsbestimmende Teil zur Meßstation gehört, kann auf einfache Weise die Ausrichtung der Leitlinie (elektronisch oder mechanisch) verändert werden.Advantages Since with this solution the part that determines the direction is to the measuring station can easily change the alignment of the guideline (electronic or mechanically).
Die Meßstation kann beispielsweise das Bordgerät eines navigierenden Fahrzeugs oder die Überwachungsstation eines Verkehrsüberwachungssystems sein, d.h. die Daten fallen je nach Anwendung wahlweise an der Fest- oder der Bewegtstation an.The measuring station can, for example, be the on-board device of a navigator Vehicle or the monitoring station of a traffic monitoring system, i. depending on the application, the data is stored either at the fixed or moving station at.
Mit der Weiterbildung dieses Navigationssystems, bei der die Winkel- und Entfernungsauswertung wahlweise durch den Transponder oder die Meßstation erfolgt, erzielt man eine optimale Flexibilität.With the development of this navigation system, in which the angular and distance evaluation is optionally carried out by the transponder or the measuring station, you achieve optimal flexibility.
Beschreibung Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt; Fig.1 die räumliche Anordnung von Bordgerät und Transponder; Fig.2 ein Blockschaltbild des Bordgerätes; Fig.3 ein Blockschaltbild des Transponders; Fig.4, 5 Blockschaltbilder für Einrichtungen, die sowohl als Transponder als auch als Bordgerät verwendet werden können.Description The invention is illustrated by way of example with reference to the drawings explained in more detail. It shows; 1 shows the spatial arrangement of the on-board device and transponder; 2 shows a block diagram of the on-board unit; 3 shows a block diagram of the transponder; Fig. 4, 5 block diagrams for devices that act both as transponders and can be used as an on-board device.
In Fig.1 überquert ein Wasserfahrzeug mit einem Bordgerät (wird anhand der Fig,2 näher erläutert) einen Fluß vom einen zum anderen Ufer. Als Navigationshilfe ist am anderen Ufer ein Transponder (wird anhand der Fig.3 näher erläutert) installiert. Eine Navigation ist solange möglich, wie der Transponder innerhalb eines durch die Bordgeräteantennen festgelegten Sektors liegt. Außerhalb dieses Sektors sind die Messungen mehrdeutig und es müssen für diesen Fall weitere Einrichtungen, die eine Eindeutung ermöglichen, installiert werden. Bei dieser Anwendung - und somit auch bei der weiteren Beschreibung - ist angenommen, daß die Meßstation das Bordgerät ist.In Fig. 1, a watercraft with an on-board device (is based on 2 explained in more detail) a river from one bank to the other. As a navigation aid a transponder is installed on the other bank (will be explained in more detail with reference to Fig. 3). Navigation is possible as long as the transponder passes through the On-board device antennas specified sector lies. Outside that sector are the Measurements are ambiguous and, in this case, additional facilities must be provided that a Allow unambiguous to be installed. With this application - and therefore also in the further description - it is assumed that the measuring station is the on-board device is.
Das Bordgerät mißt die Entfernung Y zu dem Transponder und den Winkelih zwischen einer Geraden durch Bordgerät und Transponder und einer Leitlinie. Die Leitlinie ist die Winkelhalbierende des Sektors.The on-board device measures the distance Y to the transponder and the Winkelih between a straight line through the on-board device and transponder and a guideline. the The guideline is the bisector of the sector.
Das Bordgerät hat zwei Antennen 29, 30, die einen Abstand b voneinander haben. Der Sektor (und somit auch die Leitlinie) kann mechanisch oder elektronisch geschwenkt werden, was hier jedoch nicht näher erläutert wird, weil diese Erweiterung vom Fachmann ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden kann.The on-board device has two antennas 29, 30 which are a distance b from one another to have. The sector (and therefore the guideline) can be mechanical or electronic be pivoted, which is not explained in more detail here, because this extension can be carried out by a person skilled in the art without difficulty.
Das Schwenken der Leitlinie und somit des Sektors ist vorteilhaft, weil in diesem Fall der Sektor so ausgerichtet werden kann, daß der Transponder unabhängig von der Ausrichtung des Wasserfahrzeugs innerhalb des Sektors liegt.Panning the guideline and thus the sector is advantageous, because in this case the sector can be aligned so that the transponder is within the sector regardless of the orientation of the vessel.
Die Entfernungg vom Bordgerät zum Transponder wird aus der Laufzeit eines vom Bordgerät abgestrahlten Signals zum Transponder und zurück ermittelt. Die Laufzeit ist auch der Phasenverschiebung zwischen dem abgestrahlten und dem empfangenen Signal proportional. Deshalb wird die Entfernung aus der Phasenverschiebung zwischen einem Abfrageentfernungsmodulationssignal und einem im Empfänger des Bordgerätes demodulierten Antwortentfernungsmodulationssignal ermittelt.The distance from the on-board device to the transponder is derived from the transit time a signal emitted by the on-board device to the transponder and back is determined. The transit time is also the phase shift between the emitted and the received signal proportional. Therefore, the distance becomes out of the phase shift between an interrogation range modulation signal and one in the receiver of the on-board unit demodulated response distance modulation signal determined.
Der Zusammenhang zwischen den Signalen wird anhand der weiteren Figuren näher erläutert.The relationship between the signals is illustrated by the further figures explained in more detail.
Die Messung des Winkels 9 , der die Abweichung der Richtung zum Transponder von der Leitlinie angibt, kann durch Auswertung der unterschiedlichen Laufzeiten der von den beiden Bordgeräteantennen 29, 30 abgestrahlten Signale zu der Transponderantenne 13 erfolgen.The measurement of the angle 9, which is the deviation of the direction to the transponder from the guideline indicating can be done by evaluating the different transit times the signals emitted by the two on-board device antennas 29, 30 to the transponder antenna 13 take place.
Während bei der Entfernungsmessung das niederfrequente Modulationssignal die Entfernungsinformation enthält, ist bei der Winkelmessung die Richtungsinformation in der Laufzeitdifferenz - und somit auch in der Phasendifferenz -zweier hochfrequenter Signale enthalten.During the distance measurement, the low-frequency modulation signal contains the distance information, is the direction information in the angle measurement in the transit time difference - and thus also in the phase difference - two higher frequencies Signals included.
Weil die genaue Messung der hochfrequenten Phase technisch sehr aufwendig ist, werden von den Bordgeräteantennen zwei hochfrequente Signale abgestrahlt, wobei eines der beiden hochfrequenten Signale mit einem kohärenten Frequenzversatz fR ausgestattet ist. Der hochfrequente Phasenunterschied zwischen den von den beiden Bordgeräteantennen abgestrahlten und von der Transponderantenne empfangenen hochfrequenten Signale bildet sich direkt auf die Niederfrequenz fR ab.Because the exact measurement of the high-frequency phase is technically very complex is, two high-frequency signals are emitted by the on-board device antennas, where one of the two high-frequency signals with a coherent frequency offset fR Is provided. The high frequency phase difference between the two On-board device antennas emitted and received by the transponder antenna high-frequency Signals is mapped directly to the low frequency fR.
Diese Niederfrequenz enthält also die Richtungsinformation und sie wird phasenkohärent zum Bordgerät übertragen. Dort wird durch Phasenvergleich des empfangenen Signals mit der Frequenz zur und dem im Bordgerät erzeugten Winkelmodulationssignal fR der Winkelig, bestimmt. Er ergibt sich aus der Gleichung (?= 2w b sin 1, wobei q der Phasenunterschied zwischen den beiden Signalen mit der Frequenz f A die der Frequenz fTB (wird weiter unten näher erläutert) entsprechende Wellenlänge und b der Abstand der Bordgeräteantennen in Wellenlängen A ist.So this low frequency contains the direction information and it is transmitted phase-coherently to the on-board device. There is a phase comparison of the received signal with the frequency to and the angle modulation signal generated in the on-board device fR the Winkelig, determined. It results from the equation (? = 2w b sin 1, where q is the phase difference between the two signals with the frequency f A that of the Frequency fTB (will be explained in more detail below) corresponding wavelength and b is the distance between the on-board device antennas in wavelengths A.
Anhand der Fig.2 wird zunächst das Bordgerät erläutert.The on-board device will first be explained with reference to FIG.
Ein in einem HF-Oszillator 21 erzeugtes Dauerstrichsignal fTB (fTB ist beispielsweise 1205 MHz) wird in einem Zweiseitenbandmodulator 22 mit dem Abfrageentfernungsmodulationssignal fGB (fGB ist beispielsweise 200 kHz) moduliert. Die Ausgangssignale des Modulators 22 haben die Frequenzen fTB und fTB i fGB. Sie werden in einem Verstärker 23 verstärkt und von der Antenne 29 abgestrahlt. Das Dauerstrichsignal wird außerdem einem Einseitenbandmodulator 27 zugeführt und dort mit dem Winkelmodulationssignal fR (fR ist beispielsweise 1,2 kHz) moduliert. Das Ausgangssignal des Modulators 27 hat die Frequenz fTB + fR (der Träger wird unterdrückt). Es wird TB R in einem Verstärker 28 verstärkt und von der Antenne 30 abgestrahlt.A continuous wave signal fTB (fTB is for example 1205 MHz) is in a double sideband modulator 22 with the interrogation range modulation signal fGB (fGB is for example 200 kHz) modulated. The output signals of the modulator 22 have the frequencies fTB and fTB i fGB. You will be in one Amplifier 23 amplified and radiated from antenna 29. The continuous wave signal is also fed to a single sideband modulator 27 and there with the angle modulation signal fR (fR is, for example, 1.2 kHz) modulated. The output signal of the modulator 27 has the frequency fTB + fR (the carrier is suppressed). It becomes TB R in one Amplifier 28 amplified and radiated from antenna 30.
Ein Teil dieser Signale gelangt auch zu einem Empfänger 25.Some of these signals also reach a receiver 25.
Zwischen den Antennen 29, 30 und dem Empfänger 25 befinden sich nur passive Leitungsstücke gleicher Länge. Frequenzweichen zur Trennung der Sendesignale und der über die beiden Antennen empfangenen Signale sind nicht notwendig, wenn sich die Signalpegel um mehr als 10 dB unterscheiden. Diese Forderung wird bei einem Abstand von 0,5 m zwischen Bordgerät und Transponder bereits übertroffen. Die Sender (21, 22, 23 bzw. 21, 27, 28) wirken in diesem Fall auf die empfangenen Signale wie 50Q-Widerstände.Between the antennas 29, 30 and the receiver 25 are only passive line pieces of the same length. Crossovers to separate the transmission signals and the signals received via the two antennas are not necessary, though the signal levels differ by more than 10 dB. This requirement is met by a Distance of 0.5 m between on-board device and transponder already exceeded. The transmitters (21, 22, 23 or 21, 27, 28) act in this case on the received signals like 50Q resistors.
Die abgestrahlten Signale gelangen zu dem Transponder (Fig.3), wo sie vorn der Antenne 13 aufgenommen und zu einem Empfänger 10 geleitet werden. An die Antenne 13 ist außerdem ein Sender, bestehend aus Verstärker 3, Zweiseitenbandmodulator 2 und HF-Oszillator 1, angeschlossen. Aus den oben erläuterten Gründen sind auch hier zwischen Sender und Empfänger keine Frequenzweichen notwendig.The emitted signals reach the transponder (Fig.3), where they are received at the front of the antenna 13 and passed to a receiver 10. At The antenna 13 is also a transmitter consisting of an amplifier 3 and a double sideband modulator 2 and HF oscillator 1. For the reasons explained above are also No crossovers are necessary here between transmitter and receiver.
Der Empfänger 10 erhält folgende Signale: Winkelabfragesignale: fTBt fTB+fR Entfernungsabfragesignale: FTB' fTB + fGB Ausgangssignale des Verstärkers 3: fTU' f f fGUi tf tf TU' TU GU TU R Der Frequenzunterschied zwischen den Träger frequenzen fTB-fTu ist die für die Verarbeitung im Empfänger 10 maßgebliche Zwischenfrequenz fz; es sind keine zusätzlichen Signale zum Heruntermischen in niedrigere Frequenzbereiche notwendig. Der Empfänger enthält u.a. einen Hüllkurvendetektor und es wird eine additive Mischung durchgeführt. Diese Ausführungen zu dem Empfänger 10 sind auch für den Empfänger 25 mit den dort vorhandenen Frequenzen des Bordgerätes (Fig.2) gültig. Von den im Empfänger 10 erzeugten Signalen werden nur das Signal mit der Frequenz zur und das Signal mit der Frequenz fGB weiterverarbeitet.The receiver 10 receives the following signals: Angle query signals: fTBt fTB + fR Distance query signals: FTB 'fTB + fGB Output signals of the amplifier 3: fTU 'f f fGUi tf tf TU' TU GU TU R The frequency difference between the carrier frequencies fTB-fTu is the decisive factor for processing in the receiver 10 Intermediate frequency fz; there are no additional signals to mix down to lower ones Frequency ranges necessary. The receiver contains, among other things, an envelope curve detector and additive mixing is performed. These remarks to the recipient 10 are also for the receiver 25 with the frequencies of the on-board device available there (Fig. 2) valid. Of the signals generated in the receiver 10, only the signal with the frequency to and the signal with the frequency fGB is further processed.
In der Phasenverschiebung des Signals mit der Frequenz fR gegenüber dem Modulationssignal mit der Frequenz zur im Bordgerät ist die Winkelinformation enthalten. Das vom Transponder abgestrahlte Signal muß daher diese Phase - entsprechendes gilt für die Phase des Entfernungsmodulationssignals - unverfälscht enthalten.In the phase shift of the signal with the frequency fR opposite the modulation signal with the frequency in the on-board device is the angle information contain. The signal emitted by the transponder must therefore have this phase - corresponding applies to the phase of the range modulation signal - included unadulterated.
Das Winkelmodulationssignal zur wird einerseits dem bereits erwähnten Zweiseitenbandmodulator 2, der weiterhin das vom HF-Oszillator 1 erzeugte Dauerstrichsignal erhält, und andererseits einem Frequenzverdoppler 12 zugeführt. Das Entfernungsmodulationssignal fGB wird in einem Mischer 11 mit dem Ausgangssignal 2fR des Frequenzverdopplers gemischt. Das Ausgangssignal des Mischers 11, das die Frequenz fGU=fGB-2fR hat, ist das Antwortentfernungsmodulationssignal und wird ebenfalls dem Zweiseitenbandmodulator 2 zugeführt.The angle modulation signal is on the one hand that already mentioned Double sideband modulator 2, which continues to use the continuous wave signal generated by the RF oscillator 1 receives, and on the other hand a frequency doubler 12 is supplied. The range modulation signal fGB is in a mixer 11 with the output signal 2fR of the frequency doubler mixed. The output signal of the mixer 11, which has the frequency fGU = fGB-2fR, is the response range modulation signal and is also used by the double sideband modulator 2 supplied.
Der Zweiseitenbandmodulator 2 erzeugt Signale mit den Frequenzen fTU' fTU fR und fTUffGU' die in dem Verstärker 3 verstärkt und über die Antenne 13 abgestrahlt werden.The double sideband modulator 2 generates signals with the frequencies fTU ' fTU fR and fTUffGU 'which are amplified in the amplifier 3 and emitted via the antenna 13 will.
Die von dem Transponder abgestrahlten Signale werden von den Antennen 29 und 30 des Bordgerätes empfangen und über einen Leistungsteiler 15 dem Empfänger 25 zugeführt. Durch den Leistungsteiler 15 sind die beiden Antennen 29, 30 zueinander mit 30 dB entkoppelt.The signals emitted by the transponder are transmitted by the antennas 29 and 30 of the on-board device received and via a power splitter 15 to the receiver 25 supplied. The two antennas 29, 30 are connected to one another by the power splitter 15 decoupled with 30 dB.
Befindet sich der Transponder nicht auf der Leitlinie, dann gelangen die Entfernungsantwortsignale zu unterschiedlichen Zeiten und somit mit unterschiedlichen Phasen zu den beiden Antennen (entsprechendes gilt für die Abstrahlung vom Bordgerät). Da sich die über die beiden Antennen empfangenen gleichfrequenten Signale überlagern, wird dieser Fehler ausgemittelt. Selbst wenn dies nicht der Fall wäre, würde dies nicht stören, denn bei den gewählten Frequenzen könnte dieser Fehler vernachlässigt werden. Bei der Winkelmessung ist zu berücksichtigen, daß die vom Bordgerät abgestrahlten Winkelabfragesignale einseitenbandmoduliert sind und daß sich nur deshalb die hochfrequente Phasendifferenz auf die Niederfrequenz fR abbildet. Die von dem Transponder abgestrahlten Winkelantwortsignale hingegen sind zweiseitenbandmoduliert.If the transponder is not on the guideline, then get there the range response signals at different times and thus at different times Phases to the two antennas (the same applies to radiation from the on-board device). Since the signals of the same frequency received via the two antennas are superimposed, this error is averaged out. Even if it weren't, it would do not interfere, because with the selected frequencies this error could be neglected will. When measuring the angle, it must be taken into account that the radiated from the on-board unit Angle query signals are single sideband modulated and that is the only reason why the high-frequency The phase difference is mapped to the low frequency fR. The ones emitted by the transponder Angle response signals, on the other hand, are double sideband modulated.
Es gelten daher dieselben Überlegungen wie für das Entfernungsantwortsignal.The same considerations therefore apply as for the range response signal.
Nachfolgend wird anhand der Fig.2 die weitere Auswertung beschrieben. Wie bereits erwähnt, werden im Bordgerät aus einem NF-Oszillator 29 ein Winkelmodulationssignal f und R ein Abfrageentfernungsmodulationssignal fGB abgeleitet. Das Abfrageentfernungsmodulationssignal fGB wird in einem Mischer 30 mit dem im Empfänger 25 erzeugten Antwortentfernungsmodulationssignal fGU gemischt. Das Mischerausgangssignal mit der Frequenz 2fR wird einer Phasenvergleichsmeßeinrichtung 31 zugeführt, die als Bezugssignal das im Empfänger 25 erzeugte Winkelmodulationssignal R' dessen Frequenz in einem Frequenzverdoppler 26 auf 2fR verdoppelt wird, erhält. Würde man das Bezugssignal 2f direkt aus dem Ausgangssignal des NF-Oszil-R lators 29 ableiten, dann würde das Meßergebnis des Phasenvergleichers noch einen Phasenanteil enthalten, der dem Winkels proportional ist, denn das Antwortentfernungsmodulationssignal fGU wurde im Transponder aus dem phasenverschobenen Winkelmodulationssignal zur abgeleitet.The further evaluation is described below with reference to FIG. As already mentioned, an LF oscillator 29 is converted into an angle modulation signal in the on-board device f and R an interrogation distance modulation signal fGB is derived. The interrogation range modulation signal fGB is in a mixer 30 with the response distance modulation signal generated in the receiver 25 fGU mixed. The mixer output signal with the frequency 2fR is a phase comparison measuring device 31 supplied, the reference signal generated in the receiver 25 Angle modulation signal R 'its frequency in a frequency doubler 26 to 2fR is doubled. One would get the reference signal 2f directly from the output signal derive the NF-Oszil-R lators 29, then the measurement result of the phase comparator would still contain a phase component which is proportional to the angle, as the response distance modulation signal fGU was converted from the phase-shifted angle modulation signal into the transponder derived.
Aus dem in der Phasenvergleichseinrichtung 31 gemessenen Phasenwert wird auf bekannte Weise die Entfernung 9 berechnet.From the phase value measured in the phase comparison device 31 the distance 9 is calculated in a known manner.
Hierbei kann gegebenenfalls der auf den Winkeln zurückgehende Teil der Phasenverschiebung von fGU - wenn das Bezugs signal aus dem NF-Oszillator 29 abgeleitet wurde - berücksichtigt werden.Here, if necessary, the part going back to the angles can be used the phase shift of fGU - if the reference signal from the LF oscillator 29 was derived - must be taken into account.
Zur Winkelmessung wird einer weiteren Phasenvergleichseinrichtung 32 als Bezugssignal das Ausgangssignal des NF-Oszillators 29 zugeführt, wobei dessen Frequenz vorher in einem Frequenzteiler auf fR heruntergeteilt wird, und als richtungsabhängiges Signal erhält die Phasenvergleichseinrichtung 32 das Ausgangssignal fR des Empfängers 25. Aus der gemessenen Phasenverschiebung wird nach der o.a. Gleichung der Winkel 4 berechnet. Die Berechnung von tS und f kann in einem (nicht dargestellten) Rechner durchgeführt werden.Another phase comparison device is used to measure the angle 32 supplied as a reference signal, the output signal of the LF oscillator 29, its Frequency is previously divided down to fR in a frequency divider, and as a direction-dependent one Signal, the phase comparison device 32 receives the output signal fR of the receiver 25. The measured phase shift becomes the angle according to the above equation 4 calculated. The calculation of tS and f can be done in a computer (not shown) be performed.
Das Bezugssignal zur ist auch das oben erwähnte Winkelmodulationssignal, das dem Einseitenbandmodulator 27 zugeführt wird. Das Ausgangssignal fGB des NF-Oszillators ist das Abfrageentfernungsmodulationssignal, das dem Zweiseitenbandmodulator 22 zugeführt wird.The reference signal for is also the angle modulation signal mentioned above, which is fed to the single sideband modulator 27. The output signal fGB of the LF oscillator is the interrogation range modulation signal that the double sideband modulator 22 is fed.
Durch die gewählten Frequenzbeziehungen der Modulationssignale zueinander wird verhindert, daß durch Nichtlinearitäten im hochfrequenten Übertragungssystem (Modulatoren, Demodulatoren, Verstärker usw.) unerwünschte Mischprodukte und damit Verfälschungen der Entfernungsmeßwerte entstehen können. Ohne die Teilung bzw. Verdopplung der Referenzfrequenz würde die Winkelmessung bereits prinzipbedingt (infolge der Mischprodukte) die Entfernungsmessung verfälschen.Through the selected frequency relationships between the modulation signals is prevented by non-linearities in the high-frequency transmission system (Modulators, demodulators, amplifiers, etc.) and undesirable mixed products Distortion of the measured distance values can arise. Without the division or doubling the reference frequency, the angle measurement would already be due to the principle (as a result of the Mixed products) falsify the distance measurement.
Zur Reduzierung der durch Mehrwegausbreitung verursachten Fehler können anstatt der Antenne 13 für den Transponder,wie in der deutschen Patentanmeldung P 28 08 982 beschrieben, zwei hintereinander angeordnete Antennen verwendet werden.To reduce the errors caused by multipath propagation, instead of the antenna 13 for the transponder, as in the German patent application P 28 08 982 described, two antennas arranged one behind the other are used.
Die Antennen haben einen Abstand von mehreren Betriebswellenlängen und es wird von Zeit zu Zeit von einer Antenne zur anderen Antenne umgeschaltet und die Meßergebnisse werden gernittelt.The antennas are separated by several operating wavelengths and it is switched from one antenna to the other from time to time and the measurement results are averaged.
Mit diesem Navigationssystem erhält man sehr gute Meßergebnisse.With this navigation system you get very good measurement results.
Diese lassen sich noch weiter verbessern, wenn im Bordgerät und im Transponder Regelschleifen vorgesehen sind, die die Signallaufzeiten der für die Auswertung wichtigen Signale regeln und die korrekte Abstrahlung überprüfen. Zur Vermeidung von Phasenfehlern müssen beispielsweise die Laufzeiten der Modulationssignale im Transponder exakt auf ganzzahlige Vielfache der Modulationssignalperioden ergänzt werden. Hierfür geeignete Itegelschleifen und Monitorschleifen zur Überwachung der richtigen Signalabstrahlung sind in der bereits zitierten deutschen Patentanmeldung anhand der Fig.4 und 5 ausführlich beschrieben. Sie können vom Fachmann leicht an das Bordgerät bzw. den Transponder dieser Anmeldung angepaßt werden.These can be further improved if in the on-board device and in the Transponder control loops are provided that the signal propagation times for the Regulate the evaluation of important signals and check the correct emission. To the Avoid phase errors, for example, the delay times of the modulation signals supplemented in the transponder exactly to integer multiples of the modulation signal periods will. Suitable Itegel loops and monitor loops for monitoring the correct signal emission are in the German patent application already cited described in detail with reference to FIGS. You can easily get it from a professional the on-board device or the transponder can be adapted to this application.
Wenn die Entfernungs- bzw. die Winkelauswertung wahlweise im Transponder oder im Bordgerät ausgeführt werden soll, kann auf einfache Weise eine Erweiterung erfolgen. Die Geräte können dann wahlweise zur Verkehrsüberwachung oder zur Eigennavigation verwendet werden. Anhand der Fig.4 wird das entsprechend ergänzte Bordgerät beschrieben. Es ist zusätzlich ein Mischer 24 vorgesehen, dem einerseits das Ausgangssignal fGU des Empfängers 25 und andererseits das Ausgangssignal des Frequenzverdopplers 26 zugeführt werden. Dem Zweiseitenbandmodulator 22 wird wahlweise das Ausgangssignal des NF-Oszillators 29 oder des Mischers 24 zugeführt und dem Einseitenbandmodulator 27 wird wahlweise das Ausgangssignal zur des Teilers 33 oder das Ausgangssignal fR des Empfängers 25 zugeführt. Die Auswahl erfolgt über Schalter 35 und 36, die von einer Schaltersteuerung 34 gesteuert werden. Der HF-Oszillator 21, der Zweiseitenbandmodulator 22, der Verstärker 23, der Frequenzverdoppler 26, der Einseitenbandmodulator 27, die Verstärker 23, 28, der Empfänger 25, der Leistungsteiler 15 und die Antennen 29, 30 werden sowohl beim "Bordgerätebetrieb" als auch beim "Transponderbetrieb" verwendet. Bei der Verwendung als Bordgerät werden die durch ausgezogen gezeichnete Linien dargestellen Teile und bei der Verwendung als Transponder werden die durch gestrichelt gezeichnete Linien dargestellten Teile verwendet. Der Transponder nach Fig.4 entspricht dem Transponder der zitierten Anmeldung.If the distance or angle evaluation is optionally in the transponder or is to be carried out in the on-board device, an extension take place. The devices can then be used either for traffic monitoring or for self-navigation be used. The correspondingly supplemented on-board device is described on the basis of FIG. A mixer 24 is also provided to which the output signal fGU of the receiver 25 and on the other hand the output signal of the frequency doubler 26 are fed. The double sideband modulator 22 is optionally the output signal of the LF oscillator 29 or the mixer 24 and fed to the single sideband modulator 27 is either the output signal for the divider 33 or the output signal fR of the receiver 25 supplied. The selection is made via switches 35 and 36, the can be controlled by a switch control 34. The RF oscillator 21, the double sideband modulator 22, the amplifier 23, the frequency doubler 26, the single sideband modulator 27, the amplifiers 23, 28, the receiver 25, the power splitter 15 and the antennas 29, 30 are used both in "on-board device operation" and in "transponder operation" used. When used as an on-board device, the lines marked with Lines represent parts and when used as a transponder, the Parts shown in dashed lines are used. The transponder after 4 corresponds to the transponder of the application cited.
Anhand der Fig.5 wird der entsprechend ergänzte Transponder beschrieben. Das Ausgangssignal eines NF-Oszillators 8 wird einem Teiler 7 zugeführt, dessen Ausgangssignal einerseits einer Phasenvergleichseinrichtung 6 als Bezugs signal und andererseits einem weiteren Teiler 5 zugeführt wird. Dessen Ausgangsignal wird dem Zweiseitenbandmodulator 2 und einer weiteren Phasenvergleichseinrichtung 4 als Bezugssignal zugeführt. Ein Mischer 9 erhält das Ausgangssignal des NF-Oszillators 8 und das Empfängerausgangssignal fGB. Aus dem Phasenvergleich des entsprechenden Bezugssignals mit dem Ausgangssignal des Mischers 9 in der Phasenvergleichseinrichtung 6 erhält man ein Signal, das der Entfernungfl proportional ist und aus dem Phasenvergleich des entsprechenden Bezugssignals mit dem Ausgangssignal fR des Empfängers 10 in R der weiteren Phasenvergleichseinrichtung 4 erhält man ein Signal, das dem Winkel49'proportional ist. Im "Bordgerätebetrieb" werden dem Zweiseitenbandmodulator 2 das Ausgangssignal des NF-Oszillators 8 und das Ausgangssignal des Teilers 5 zugeführt. Die Auswahl erfolgt mittels Schalter 37, 38, die von einer Schaltersteuerung 16 gesteuert werden.The correspondingly supplemented transponder is described on the basis of FIG. The output signal of an LF oscillator 8 is fed to a divider 7, whose Output signal on the one hand a phase comparison device 6 as a reference signal and on the other hand, a further divider 5 is fed. Whose The output signal is the double sideband modulator 2 and a further phase comparison device 4 supplied as a reference signal. A mixer 9 receives the output signal of the LF oscillator 8 and the receiver output signal fGB. From the phase comparison of the corresponding Reference signal with the output signal of the mixer 9 in the phase comparison device 6 a signal is obtained which is proportional to the distance and from the phase comparison of the corresponding reference signal with the output signal fR of the receiver 10 in R of the further phase comparison device 4, a signal is obtained which is proportional to the angle 49 ' is. In "on-board device operation" the double sideband modulator 2 receives the output signal of the LF oscillator 8 and the output signal of the divider 5 are supplied. The selection takes place by means of switches 37, 38 which are controlled by a switch control 16.
Der Empfänger 10, die Antenne 12, der Verstärker 3, der Modulator 2 und der HF-Oszillator werden sowohl bei der Verwendung als Bordgerät als auch bei der Verwendung als Transponder verwendet. Bei der Verwendung als Transponder werden die durch ausgezogen gezeichnete Linien dargestellten Teile und bei der Verwendung als Bordgerät werden die durch gestrichelt gezeichnete Linien dargestellten Teile verwendet. Das Bordgerät nach Fig.5 entspricht dem Bordgerät der zitierten Anmeldung.The receiver 10, the antenna 12, the amplifier 3, the modulator 2 and the RF oscillator are used both as an on-board unit and when used as a transponder. When used as a transponder are the parts represented by solid lines and in use The parts shown by dashed lines are used as an on-board device used. The on-board device according to FIG. 5 corresponds to the on-board device of the application cited.
Je nach gewünschter Anwendung können Bordgerät und Transponder erweitert werden.Depending on the desired application, the on-board device and transponder can be expanded will.
Es ist besonders vorteilhaft, daß sowohl für die Winkelals auch für die Entfernungsmessung jeweils unterschiedlich hohe Frequenzen verwendet werden können, denn dadurch ist eine Grob/Fein-Messung möglich. Die Entfernungs-Meßgenauigkeit wird von der höchsten Meßfrequenz und die Winkel-Meßgenauigkeit von der größten Antennenbasis bestimmt. Die anderen Signale dienen der Eindeutung.It is particularly advantageous that both for the angles and for the distance measurement can be used in each case with different high frequencies because a coarse / fine measurement is possible. The distance measurement accuracy is of the highest measuring frequency and the angle measuring accuracy of the greatest Antenna base determined. The other signals are used for clarification.
Wenn die Fahrt entlang einer gewünschten beliebigen Bahnkurve erfolgen soll, kann die Verarbeitung der Daten in einem Rechner so durchgeführt werden, daß die "Leitlinie" entsprechend der bisherigen Beschreibung scheinbar den gewünschten Verlauf hat.If the journey takes place along any desired trajectory should, the processing of the data in a computer can be carried out so that the "guideline" according to the previous description seems to be the desired one Has course.
Das Navigationssystem kann vorteilhafterweise so ergänzt werden, daß nicht nur eine zweidimensionale Führung sondern auch eine dreidimensionale Führung möglich ist. Es werden dann zwei senkrecht zueinander stehende Leitebenen (storen) notwendig. Wenn der Transponder der richtungsbestimmende Teil ist (Fig.4, gestrichelte Darstellung), ist zusätzlich zu den beiden horizontal angeordneten Antennen 29, 30 noch eine vertikal versetzt angeordnete weitere Antenne notwendig.The navigation system can advantageously be supplemented so that not only a two-dimensional guide but also a three-dimensional guide is possible. There are then two mutually perpendicular control levels (obstruct) necessary. If the transponder is the direction-determining part (Fig. 4, dashed line Illustration), is in addition to the two horizontally arranged antennas 29, 30 a vertically offset further antenna is necessary.
Die zugehörigen Schaltungen zur Signalverarbeitung benötigen nur einen geringen Aufwand. Als weiteres Signal kann beispielsweise ein weiteres Seitenband verwendet werden. Ein soiche3Navigationssystem kann beispielsweise besonders vorteilhaft als Landehilfe für Hubschrauber auf dem Dach eines Hochhauses angeordnet werden. Dabei ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Antennen direkt auf dem als Massefläche wirkenden Dach anzuordnen. Hierdurch werden Fehler durch unerwünschte "Antennen- spiegelungen" vermieden. Weiterhin stehen die Führungsinformationen beim Anflug bis zum Aufsetzen ununterbrochen und unverfälscht zur Verfügung.The associated circuits for signal processing only require one little effort. A further sideband, for example, can be used as a further signal be used. Such a navigation system can be particularly advantageous, for example be arranged as a landing aid for helicopters on the roof of a high-rise building. It is advantageously possible to use the antennas directly on the as a ground plane acting roof to be arranged. This avoids errors due to undesired "antenna reflections " avoided. Furthermore, the guidance information is available during the approach until touchdown uninterrupted and unadulterated.
Bei einer stationären Anordnung der Auswertestation können Störungen, die durch Reflexionen verursacht werden, bei der Auswertung in einem Rechner berücksichtigt werden.With a stationary arrangement of the evaluation station, disturbances, caused by reflections are taken into account in the evaluation in a computer will.
Es ist weiterhin möglich, für die richtungsbestimmende Station drei Antennen, die an den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnet sind, vorzusehen. Dadurch ist mit der neuen Einrichtung in besonders vorteilhafter Weise eine Rundumbedeckung möglich.It is still possible to have three for the direction-determining station Antennas which are arranged at the corner points of a triangle are to be provided. Through this is a particularly advantageous all-round cover with the new facility possible.
Von den drei Antennen können beispielsweise nacheinander jeweils zwei ausgewählt werden und (z.B. bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2) mit dem Empfänger und den Verstärkern verbunden werden. Der dritten Antenne kann jedoch auch wie bei der dreidimensionalen Führung ein weiteres Seitenband zugeführt werden. In diesem Fall ist in der ganzen Horizontalebene - im Gegensatz zu dem oben angegebenen Fall, bei dem nacheinander jeweils zwei Antennen ausgewählt werden -gleichzeitig eine Führung möglich. Durch die dreieckförmig angeordneten Antennen werden drei aneinander angrenzende oder sich überlappende Sektoren gebildet.For example, two of the three antennas can be used one after the other be selected and (e.g. in the embodiment of Figure 2) with the receiver and connected to the amplifiers. However, the third antenna can also be used as with a further sideband can be fed to the three-dimensional guide. In this The case is in the entire horizontal plane - in contrast to the case given above, in which two antennas are selected one after the other - one at the same time Guided tour possible. The antennas are arranged in a triangle and there are three next to each other adjacent or overlapping sectors are formed.
Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft zur gegenseitigen Vermessung von mehreren Fahrzeugen geeignet. Die in den Fahrzeugen installierten Geräte werden hierbei abwechselnd als Transponder oder als Meßstation verwendet.This arrangement is particularly advantageous for mutual measurement suitable for several vehicles. The devices installed in the vehicles will be used alternately as a transponder or as a measuring station.
Wenn von den Antennen der richtungsbestimmenden Station nur ein Sektor, in dem eine Navigation möglich ist, erzeugt werden soll, kann das bereits mehrfach erwähnte weitere Seitenband auch zusammen mit dem Trägersignal zur "Winkel feinmessung" verwendet werden. Die "Winkelgrobmessung" erfolgt mit Hilfe des Trägers und dem anderen Seitenbandsignal.If only one sector of the antennas of the direction-determining station, in which navigation is possible, is to be generated, this can already be done several times mentioned further sidebands also together with the carrier signal for "angle precision measurement" be used. The "rough angle measurement" takes place with the help of the carrier and the another sideband signal.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782843253 DE2843253A1 (en) | 1978-10-04 | 1978-10-04 | Continuous wave direction and distance measuring navigation system - has measurement station defining direction and transponder on boat with two aerials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782843253 DE2843253A1 (en) | 1978-10-04 | 1978-10-04 | Continuous wave direction and distance measuring navigation system - has measurement station defining direction and transponder on boat with two aerials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2843253A1 true DE2843253A1 (en) | 1980-04-17 |
Family
ID=6051358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782843253 Withdrawn DE2843253A1 (en) | 1978-10-04 | 1978-10-04 | Continuous wave direction and distance measuring navigation system - has measurement station defining direction and transponder on boat with two aerials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2843253A1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0795760A2 (en) * | 1996-03-14 | 1997-09-17 | Koji Akai | Location search system |
| WO2000028345A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Micro Positioning Ab | A device for localising a transmitter unit |
| NL1012907C2 (en) * | 1999-08-25 | 2001-02-27 | Amb It Holding Bv | System for determining the position of a transponder. |
| WO2007013069A1 (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-01 | Elta Systems Ltd. | A system and method for positioning a transponder |
| US7750841B2 (en) | 2003-11-03 | 2010-07-06 | Cambridge Consultants Limited | Determining positional information |
| US8249618B2 (en) | 2005-07-25 | 2012-08-21 | Elta Systems, Ltd. | System and method for enabling determination of position of a receiver |
| WO2012155993A1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | Lambda:4 Entwicklungen Gmbh | Method, device and system for position determination |
-
1978
- 1978-10-04 DE DE19782843253 patent/DE2843253A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Funksysteme für Ortung und Navigation", E.Kramar,1973, S.147-149 * |
| Schrift der Fa.SEL: "Sefan Sektor-Fahrzeug-Navi- gationssystem", 1975 * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0795760A2 (en) * | 1996-03-14 | 1997-09-17 | Koji Akai | Location search system |
| EP0795760A3 (en) * | 1996-03-14 | 1999-04-21 | Koji Akai | Location search system |
| WO2000028345A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Micro Positioning Ab | A device for localising a transmitter unit |
| US6414633B1 (en) | 1998-11-09 | 2002-07-02 | Micro Positioning Ab | Device for localizing a transmitter unit |
| NL1012907C2 (en) * | 1999-08-25 | 2001-02-27 | Amb It Holding Bv | System for determining the position of a transponder. |
| WO2001014905A1 (en) * | 1999-08-25 | 2001-03-01 | Amb -It Holding B.V. | System for determining the position of a transponder |
| US7006008B1 (en) | 1999-08-25 | 2006-02-28 | Amg-It Holding B.V. | System for determining the position of a transponder |
| US7750841B2 (en) | 2003-11-03 | 2010-07-06 | Cambridge Consultants Limited | Determining positional information |
| WO2007013069A1 (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-01 | Elta Systems Ltd. | A system and method for positioning a transponder |
| US8229472B2 (en) | 2005-07-25 | 2012-07-24 | Elta Systems Ltd. | System and method for enabling determination of a position of a transponder |
| US8249618B2 (en) | 2005-07-25 | 2012-08-21 | Elta Systems, Ltd. | System and method for enabling determination of position of a receiver |
| WO2012155993A1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | Lambda:4 Entwicklungen Gmbh | Method, device and system for position determination |
| US9215563B2 (en) | 2011-05-18 | 2015-12-15 | Lambda:4 Entwicklungen Gmbh | Method to determine the location of a receiver |
| US9341702B2 (en) | 2011-05-18 | 2016-05-17 | Lambda:4 Entwicklungen Gmbh | Method of distance measurement |
| US9658317B2 (en) | 2011-05-18 | 2017-05-23 | Lambda:4 Entwicklungen Gmbh | Method for distance measurement between moving objects |
| EP3187893A1 (en) * | 2011-05-18 | 2017-07-05 | Lambda: 4 Entwicklungen GmbH | Method to determine the location of a receiver |
| US9945930B2 (en) | 2011-05-18 | 2018-04-17 | Lambda:4 Entwicklungen Gmbh | System and method for determining an orientation or position of a receiver relative to an emission device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2728769C2 (en) | Radio-electrical system for the localization of a specific object | |
| DE2925576A1 (en) | FM-CW-RADARGERAET | |
| DE102012211809A1 (en) | Method and arrangement for relative position detection of stations by means of radio location | |
| DE2542628A1 (en) | RADAR FOR DISTANCE MEASUREMENT | |
| DE2635952B2 (en) | Distance measurement system for distance-bound vehicles using a Doppier radar device | |
| DE2715383C3 (en) | Radio navigation system | |
| DE2327186C2 (en) | Reflectance measuring device | |
| DE69731723T2 (en) | MICROWAVES AIRCRAFT LANDING SYSTEM | |
| DE2242876A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING DISTANCE TO A TARGET WITH FREQUENCY MODULATED CONTINUOUS WAVES | |
| DE2843253A1 (en) | Continuous wave direction and distance measuring navigation system - has measurement station defining direction and transponder on boat with two aerials | |
| EP0062761B1 (en) | Doppler-vor beacon comprising a monitor | |
| DE1805993A1 (en) | Distance measurement device | |
| DE2720402C3 (en) | System for locating a station | |
| DE3342057C2 (en) | ||
| DE2518127B2 (en) | Transmission device of a radio navigation system | |
| DE2808982C2 (en) | Navigation system for direction and distance measurement | |
| DE859637C (en) | Method for determining the azimuth angle of a receiver with reference to a rotary field transmitter | |
| DE3917794C2 (en) | Method for determining the ignition point of a missile and circuit arrangement for carrying out the method | |
| DE2828648C2 (en) | Airborne speed sensor for aircraft | |
| DE2521296C3 (en) | Navigation system with radar device and transponder for determining the angle of the radar and transponder | |
| DE2735923C2 (en) | ||
| DE10303587A1 (en) | Angle-resolving location device for motor vehicles has multi-beam radar sensor, evaluation device has device that filters amplitudes with at least one amplitude received in preceding measurement cycle | |
| DE1117180B (en) | Glide path system | |
| DE2007272C (en) | Receiver for angle measuring systems | |
| DE880901C (en) | Method for determining the azimuth angle of a receiver in relation to a rotating field transmitter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |